(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルカリ土類金属系脱硫剤に、パーム椰子灰である滓化促進剤を添加したものからなる溶銑の脱硫精錬剤。
【請求項２】
前記アルカリ土類金属系脱硫剤がＣａＯであることを特徴とする請求項１に記載の溶銑の脱硫精錬剤。
【請求項３】
前記滓化促進剤であるパーム椰子灰は、Ｋ２ＯおよびＫＣｌをそれぞれ５．０ｍａｓｓ％以上含有するものであることを特徴とする請求項１または２に記載の溶銑の脱硫精錬剤。
【請求項４】
前記滓化促進剤は、肥料用パーム椰子灰を用いるとき、主にＫＣｌからなる水溶性加里を１０〜５０ｍａｓｓ％、主にＫ２Ｏからなるく溶性加里を１０〜５０ｍａｓｓ％含有するものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載の溶銑の脱硫精錬剤。
【請求項５】
粒径が１ｍｍ以上の大きさに調整されたものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１に記載の溶銑の脱硫精錬剤。
【請求項６】
溶銑保持容器内溶銑中に、パーム椰子灰からなる滓化促進剤を含む脱硫精錬剤を添加して溶銑の脱硫を行なうことを特徴とする溶銑脱硫方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶銑脱硫を行なうために用いられる脱硫精錬剤およびその脱硫精錬剤を用いて溶銑の脱硫を行なう方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
製鋼精錬に先立つ溶銑の段階においては、一般に、その溶銑中に含まれる硫黄分を取り除く脱硫処理を行なうのが普通である。この脱硫処理は、溶銑に脱硫精錬剤を添加して、溶銑中のＳをスラグ相に移行させるための方法である。例えば、この脱硫処理時に用いられる脱硫精錬剤としては、Ｃａ化合物（ＣａＯ、ＣａＣ２など）やアルカリ化合物（Ｎａ２ＣＯ３、ＮａＣｌなど）を含むものが代表的である。これらの脱硫精錬剤において、例えば、ＣａＯ含有脱硫精錬剤にはさらに、スラグの溶融を促して脱硫速度を向上させるために、スラグ粘度を低下させる作用をもつ滓化促進剤が添加されるのが普通である。その滓化促進剤としては、アルカリ土類金属のハロゲン化物であるＣａＦ２などである。しかし、このＣａＦ２に含まれるＦについては環境への悪影響が問題視されているため、そのＦを含まない滓化促進剤の開発が強く求められていた。
【０００３】
このような背景の下で、従来、種々の改良品が提案されている。例えば、特許文献１には、脱硫剤であるＣａＯを主成分とし、融剤（滓化促進剤）としてアルカリ金属またはアルカリ土類金属のハロゲン化物を添加してなる脱硫精錬剤が開示されている。この従来技術では、脱硫精錬剤に含まれる融剤（滓化促進剤）に用い得る物質として、ＫＣｌやＮａＣｌなどを挙げている。また、特許文献２には、滓化促進剤としてＫ２Ｏの使用が可能であることを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２０９８１２号公報
【特許文献２】特開昭５５−９４４１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述したように、環境にやさしい脱硫精錬剤として、今日、Ｆを含まない脱硫精錬剤が脚光を浴びている。この点について、発明者らは、上記脱硫精錬剤の滓化促進剤として、カリウム、即ち、ＫＣｌやＫ２Ｏ利用の可能性について検討を行なった。しかし、ＫＣｌを使用するとスラグ中のＣｌ濃度が上昇し、発生したスラグのセメント原料としての利用が困難になるという問題があった。また、Ｋ２Ｏについては、Ｋ２Ｏ自体が高価で、使用時に気化しやすく発煙しやすいので作業環境を悪くするという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、環境に与える悪影響が少なく、再利用に当たっての障害もなく、作業性の良好な溶銑の脱硫精錬剤とそれの有利な製造方法とを提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
従来技術が抱えている上述した課題を克服できると共に、上記目的を確実に達成できる手段について鋭意研究を重ねた結果、発明者らは、以下に説明するような新規の脱硫精錬剤およびそれの製造方法を開発した。
【０００８】
発明者らはまず、脱硫剤に加えるべき滓化促進剤として、Ｋ化合物、とくにＫＣｌとＫ２Ｏとに着目し、これらの化合物の脱硫特性について調査した。その結果、ＫＣｌとＫ２Ｏとはこれらを混合物の形にして用いると、それぞれを単体で使用するときの問題点が軽減できる一方、脱硫作用についてはむしろ向上させることができることがわかった。併せて、ＫＣｌとＫ２Ｏとの混合物としては、パーム椰子灰を使用することが望ましいことも見い出した。即ち、本発明は脱硫剤に添加すべき前記滓化促進剤として、パーム椰子灰を用いることが好ましいことを見い出し、本発明を開発するに到ったのである。
【０００９】
即ち、本発明は、アルカリ土類金属系脱硫剤に、パーム椰子灰である滓化促進剤を添加したものからなる溶銑の脱硫精錬剤である。
【００１０】
なお、本発明に係る脱硫精錬剤おいて、
（１）前記アルカリ土類金属系脱硫剤がＣａＯであること、
（２）  前記滓化促進剤であるパーム椰子灰は、Ｋ２ＯおよびＫＣｌをそれぞれ５．０ｍａｓｓ％以上含有するものであること、
（３）前記滓化促進剤は、肥料用パーム椰子灰を用いるとき、主にＫＣｌからなる水溶性加里を１０〜５０ｍａｓｓ％、主にＫ２Ｏからなるく溶性加里を１０〜５０ｍａｓｓ％含有するものであること、
（４）粒径が１ｍｍ以上の大きさに調整されたものであること、
が、より好ましい解決手段を提供できるものと考えられる。
【００１１】
また、本発明は、溶銑保持容器内溶銑中に、パーム椰子灰からなる滓化促進剤を含む脱硫精錬剤を添加して溶銑の脱硫を行なうことを特徴とする溶銑脱硫方法を提案する。即ち、本発明は、上記の脱硫精錬剤、例えば、アルカリ土類金属系脱硫剤に、Ｋ２ＯおよびＫＣｌの混合物をそれぞれの含有量が５．０ｍａｓｓ％以上である滓化促進剤を添加したものからなる溶銑の脱硫精錬剤を用いて溶銑の脱硫を行なう方法である。
【発明の効果】
【００１２】
前述のように構成される本発明によれば、新規な脱硫精錬剤、とくに本発明に特有の滓化促進剤を提供するができると共に、従来は肥料としてしか利用できていなかったパーム椰子の焼却灰（以下、単に「パーム灰」という）をより付加価値の高い製鉄原料として活用することができる他、さらには使用後に生成するスラグを無害なセメント原料の一部として再利用することができるようになり、低コスト、省資源化に対して大きく寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】パーム椰子灰のＸ線回折測定の結果を示す回折図である。
【図２】各種の滓化促進剤を用いて行なった脱硫試験結果についての説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明は、脱硫精錬剤のうち、特に脱硫剤の融剤としての役目を担う滓化促進剤に関しての新規な提案である。その滓化促進剤として、本発明ではＫＣｌとＫ２Ｏを混合物の形態のものを用いる点に特徴がある。
【００１５】
本発明によれば、脱硫剤に加える滓化促進剤として、ＫＣｌとＫ２Ｏとを混合物の形態にしたものを用いることにより、それぞれの化合物自体（塩化物、酸化物）が抱えている問題点を相互に補完し合うように作用させることができる。即ち、それぞれの化合物がもつ欠点を緩和するように働き、それ故に、カリウムの総添加量を無理なく増やすことができ、大きな滓化促進効果を上げることができる。なお、発明者らの研究によると、このＫＣｌとＫ２Ｏが共存することによる効果を得るためには、それぞれの含有量を５．０ｍａｓｓ％以上とすることが好ましい。その理由は、それぞれの含有量が５．０ｍａｓｓ％未満では、十分な効果を発揮することができないからである。より好ましくは、ＫＣｌ、Ｋ２Ｏとも８．０〜５０ｍａｓｓ％とする。また、その合計量（ＫＣｌ＋Ｋ２Ｏ）では、２０〜７０ｍａｓｓ％の範囲が上記と同様の理由で好適とされる。このような滓化促進剤を、脱硫剤全体に対して１〜２０ｍａｓｓ％添加することが好ましい。脱硫剤は、主としてＣａＯ系脱硫剤となる。
【００１６】
さて、発明者らの最近の研究成果によると、前記滓化促進剤として着目されているＫ化合物について、上述したように、ＫＣｌとＫ２Ｏ混合物としては、パーム灰を用いることが好適であることを突き止めている。このパーム灰とは、パーム椰子の廃棄物を焼却して灰にしたものであり、その構成成分中には多量のＫＣｌとＫ２Ｏを含んでいることが特徴である。従って、このパーム灰を用いれば、ＫＣｌとＫ２Ｏの混合物を工業的にわざわざ調製することなしに、本発明に適合する脱硫剤の滓化促進剤として利用できる。
【００１７】
なお、このパーム灰は、従来、肥料として用いられることが一般的であったが、より付加価値の高い材料として活用できるようになると共に、使用後にあってはセメント原料の一部として再利用することができるようになるという点で、省資源化への寄与効果も大きい。図１は、パーム灰のＸ線回折分析結果を示すものであるが、この図１にあるように、ＫＣｌおよびＫ２Ｏのピークが観測されている。また、表１にはパーム灰の成分についての定量分析結果を、そして、表２にそれの特性について示した。
【００１８】
【表１】
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【００１９】
【表２】
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【００２０】
上述したように、前記パーム灰というのは、一般に、肥料として用いられることが多い。そこで本発明でもまた、肥料の分析方法に基づいた性状の特定を行なった。例えば、肥料の分析方法の例としては、独立行政法人農林水産消費安全技術センターＨＰ収載の方法「肥料試験法（２０１０）」などがよく知られており、この方法により、Ｋの存在形態を分析すると、水溶性加里として測定されるものは水溶性のカリウム塩が主であり、ＫＣｌなどが含まれる。また、く溶性加里はクエン酸水溶液により抽出されるカリウムであり、水に溶けて塩基性を示すＫ２Ｏ等が含まれる。表３にパーム灰を原料とした登録肥料の保証成分を示す。
【００２１】
この表３に示すように、前記滓化促進剤は、肥料用パーム灰を用いるときに、主にＫＣｌからなる水溶性加里を１０〜５０ｍａｓｓ％、好ましくは２０〜３０ｍａｓｓ％、主にＫ２Ｏからなるく溶性加里を１０〜５０ｍａｓｓ％、好ましくは２４〜３５ｍａｓｓ％の組成を有するものを用いるようにする。
【００２２】
このように、水溶性加里およびく溶性加里のそれぞれの含有量を１０〜５０ｍａｓｓ％に限定する理由は、ＫＣｌおよびＫ２Ｏとして、それぞれの含有量を５．０ｍａｓｓ％以上とすることと同じであり、含有量が少ないと十分な効果を発揮しないためである。
【００２３】
【表３】
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【００２４】
このような組成、特性を有するパーム灰は、低融点の物質であることからスラグの滓化に効果があり、脱硫精錬剤用の滓化促進剤として有効である。特に、この滓化促進剤は、脱硫剤（ＣａＯ）に添加する形で使用されるが、ＣａＯ粒子の凝集を防止する作用もある。この滓化促進剤の脱硫剤への添加の方法は、溶銑へのＣａＯの添加と同時に添加してもよいし、ＣａＯと事前に混合しておき、その混合物を溶銑に添加するようにしてもよい。
【００２５】
次に、ＣａＯ系などの脱硫剤にパーム灰を添加してなる前記脱硫精錬剤を使って、溶銑の脱硫処理を行なう方法について説明する。即ち、前述した構成よりなる脱硫精錬剤を、機械的攪拌法（ＫＲ法）に従う脱硫プロセスに適用する場合には、次のような処理を行なう。まず、溶銑を脱硫容器に受銑したのち、その溶銑中に撹拌用プロペラを浸漬し、Ｃａ系化合物脱硫剤と前記滓化促進剤（ＫＣｌ、Ｋ２Ｏを予混合した物）を溶銑中に投入するか、ＫＣｌ、Ｋ２Ｏを溶銑中に同時に投入し、しばらく撹拌した後に、スラグを除いて脱硫された溶銑を得て、これを次工程に送る。
【００２６】
なお、脱硫精錬剤を構成している脱硫剤と滓化促進剤とは粒度の細かいものの方がスラグの滓化および反応促進の観点から好ましい。しかし、その粒度があまりに細かすぎると発煙の問題を生じさせて好ましくない。従って、本発明に適合する滓化促進剤の大きさは、１ｍｍ以上の大きさに粒度調製したものを用いることが好ましい。その粒度調製は、粉砕制御、篩い分け、擬似粒子の形成、成形処理などによって調整することができるが、ＣａＯ系脱硫剤の粗粒に該滓化促進剤の粉を付着させて擬似粒子化したものであってもよい。なお、ＫＣｌ、Ｋ２Ｏの混合成形体による場合、発塵や発煙をよく抑えることができると共に、溶銑への添加の際には速やかに崩壊してスラグの粘度低下に寄与し、溶銑との混合を促進して脱硫速度の向上に寄与するような成形物にすることが好ましい。
【実施例】
【００２７】
高炉から出銑されたＳ濃度１５０〜３００ｐｐｍの溶銑を、ＫＲ方式の脱硫容器に受け、その溶銑中に撹拌用プロペラを浸漬し、次いで、容器内溶銑中に所定量の滓化促進剤（蛍石もしくはパーム灰）を３ｍａｓｓ％〜１０ｍａｓｓ％含み、残部がＣａＯ（脱硫剤）を主体とするものからなる脱硫精錬剤を、溶銑トンあたり４〜８Ｋｇ／ｔ添加した。その後、１３〜１５分間撹拌を行なった結果、溶銑のＳ濃度は２０ｐｐｍ以下にまで低下させることができた。この時の脱硫反応の反応速度定数の測定結果を図２に示す。ここでＳｏは脱硫前Ｓ濃度、Ｓｆは脱硫後Ｓ濃度、ｔは攪拌時間である。図２より、脱硫剤（ＣａＯ）中に１０ｍａｓｓ％のパーム灰（滓化促進剤）を添加することにより、蛍石を３ｍａｓｓ％添加した従来品と同等以上の脱硫速度が得られていることがわかる。参考までに、滓化促進剤を用いずにＣａＯのみで脱硫した場合の結果もあわせて示したが、パーム灰の添加によりＦを用いない条件においても高い脱硫速度が得られることがわかる。なお、パーム灰の添加量を５．０ｍａｓｓ％とした場合には蛍石を３ｍａｓｓ％添加した場合とほぼ同じ脱硫速度となった。
【００２８】
上述したように、脱硫剤（ＣａＯ）にパーム灰を１０ｍａｓｓ％以下加えることによって、脱硫速度向上の効果が得られるが、同じＫ量をＫＣｌのみで添加しようとすると、スラグ中のＣｌ量が増加する問題があり好ましくない。また、Ｋ２Ｏのみを添加した場合には、脱硫時の発煙が多くなってしまうという問題があったが、これら両者（ＫＣｌ＋Ｋ２Ｏ）を含むパーム灰を使用した場合には、このような問題は発生しなかった。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明の技術は、前述の例ではＣａＯ系化合物について主に説明したが、脱硫剤としては他に、Ｎａ２ＣＯ３のようなＮａ系化合物への適用も可能であり、またＣａ系化合物についてもＣａＯの他、ＣａＣ２やＣａＣＮ２を用いる場合にも適用が可能である。また、本発明は、例示した機械的攪拌法による脱硫処理だけでなく、取鍋置き注ぎ法やインジェクション法による脱硫処理法にも当然適用可能である。
【図１】
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【図２】
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